Pour décaler un signal sinusoïdal vers le haut ou vers le bas (e.g. ajouter un offset), on peut utiliser un circuit simple comportant une diode et une capacité. Le sens de connexion de la diode avec la capacité déterminera le type de décalage : si la capacité est connectée à la cathode de la diode, on obtient un décalage vers le haut ; si la capacité est connectée à l’anode de la diode, on obtient un décalage vers le bas.
Décalage de tension vers le haut
On va premièrement étudier un circuit de décalage de tension vers le haut. Le circuit qui permet d’obtenir un tel décalage est donc le suivant :
On va dans un premier temps étudier le cas idéal, donc sans résistance charge. Ensuite, on verra l’influence de cette résistance.
Supposons que le signal \(V_{in}\) est sinusoïdal, d’amplitude \(5\,V\) et de fréquence \(1\,\text{kHz}\) :
\(V_{in} = 5.sin(2.\pi.1000.t)\)
On a donc la forme suivante pour \(V_{in}\) :
[figure]
Supposons que notre diode a un seuil \(V_{Dseuil} = 0,7\,V\). Ce seuil indique la tension à partir de laquelle la diode devienne passante. Autrement dit, si la différence de potentiel entre l’anode et la cathode est supérieure ou égale à 0,7 V, alors la diode peut laisser passer le courant. Dans notre cas, l’anode est connectée à la masse et la cathode est connectée à la capacité. Le potentiel de l’anode est donc toujours égal à 0 V.
A t = 0, on suppose que notre capacité est déchargée. La tension à ses bornes est donc égale à 0 V. Elle se comporte alors comme un court-circuit (équivalent à un fil). On a donc le schéma équivalent suivant :
Comme on peut le voir dans le schéma équivalent, on a initialement \(V_S = V_E\).
La tension aux bornes de la diode a pour expression :
\(V_D = V_{Anode}\,-\,V_{Cathode} = 0\,-\,V_S\)
Comme \(V_S = V_E\) à cet instant, on obtient :
\(V_D = V_{Anode}\,-\,V_{Cathode} = 0\,-\,V_E\)
Or, entre t = 0 et t = 0,5 ms, le signal d’entrée \(V_E\) est positif. Donc :
\(V_D < 0\)
La diode reste donc bloquée durant toute cette phase.
En l’absence de conduction dans la diode, aucun courant ne circule dans cette branche, ce qui empêche la capacité de se charger. Sa tension reste donc nulle.
Par conséquent, durant toute la phase entre t = 0 et t = 0,5 ms, on a :
\(V_S = V_E\)
[figure V_S entre 0 et 0,5 ms]
Maintenant, entre t = 0,5 ms et t = 1 ms, le signal d’entrée \(V_E\) est négatif. Lorsque sa valeur diminue en dessous de -0,7 V (seuil de la diode), la diode devient passante, donc le courant peut circuler. La capacité pourra alors se charger (sa valeur va augmenter).
Durant cette phase, la valuer du signal de sortie (qui est aux bornes de la diode) restera donc fixée à 0,7 V.